Efectos del incendio de un tanque adyacente

Una de las hipótesis a las que deben hacer frente los tanques de gas natural licuado es el incendio de un tanque adyacente, lo que conlleva la aplicación de un alto flujo térmico durante varias horas. El tanque debe mantener su función de contención durante y después de ese proceso.

Principia ha analizado esta problemática en las varias decenas de tanques en los que ha tenido la responsabilidad global del diseño civil del tanque externo.

En el gráfico pueden verse las líneas isotermas en la zona de arranque de la cúpula en un cierto instante tras el comienzo del fuego.

Principia ha investigado los efectos del incendio de un tanque adyacente sobre tanques de gas natural licuado

Expansión química del hormigón de presas

Diversas reacciones químicas, especialmente la reacción álcali-árido, pueden producir una expansión a largo plazo del hormigón, fenómeno que aqueja a múltiples presas antiguas en España y en el resto del mundo.

Principia ha analizado media docena de presas que sufren esos problemas y ha participado también en un benchmark internacional de predicción de la evolución de la presa de Kariba, en el río Zambeze, que alberga el mayor embalse del mundo y adolece de esta misma problemática.

La fotografía muestra la presa de Belesar, que es una de las analizadas por Principia con un alto grado de detalle a causa de la expansión del hormigón.

Principia ha analizado la expansión química del hormigón en diferentes presas

Fraguado del hormigón de una presa

El fraguado de hormigón, en el que éste desarrolla paulatinamente su rigidez y resistencia, es un proceso exotérmico. El calor desprendido se disipa con rapidez en estructuras delgadas, pero su difusión es lenta en estructuras de dimensiones importantes en todas las direcciones. Las presas de hormigón son un ejemplo típico de estructura sensible a este problema. Los aumentos de temperatura conllevan dilataciones térmicas en el núcleo central, lo que puede producir fisuración en las zonas superficiales de la presa, cuya temperatura se mantiene más baja.

Para establecer las dimensiones de las tongadas de hormigón y el ritmo de vertido es necesario tener en cuenta estos fenómenos, de forma que pueda garantizarse el resultado buscado. Principia tiene experiencia en realizar los análisis transitorios correspondientes, resolviendo el problema térmico-mecánico correspondiente a lo largo del proceso constructivo.

Las figuras muestran un modelo de elementos finitos utilizado en este tipo de análisis, así como la distribución de las máximas tensiones principales evaluada en un momento dado del proceso constructivo.

Principia ha analizado el fraguado del hormigón en diferentes presas Principia realiza análisis para resolver el problema térmico-mecánico en el fraguado del hormigón de presas

Efecto del fuego en un forjado

La acción del fuego sobre una estructura produce aumentos de temperatura. Las correspondientes dilataciones térmicas pueden generar esfuerzos primarios significativos, así como una amplificación de los esfuerzos de segundo orden; además, el calentamiento degrada las propiedades mecánicas de los materiales. La acción combinada de los mecanismos mencionados podría desencadenar el fallo de la estructura. El colapso de las Torres Gemelas de Nueva York el 11 de septiembre es un ejemplo de este modo de fallo.

Los estudios de vulnerabilidad frente a la acción del fuego permiten determinar cuánto tiempo mantendrá la estructura su integridad una vez sometida a la acción del fuego. Principia ha investigado los transitorios térmicos asociados a incendios en diversos tipos de estructuras, analizando la evolución temporal de los esfuerzos y el debilitamiento progresivo de la estructura.

A modo de ejemplo, se muestran aquí algunos resultados procedentes del estudio de un forjado en una obra singular. Las imágenes presentan respectivamente la variación de las propiedades con la temperatura, la evolución de la temperatura con el tiempo en el forjado y los momentos flectores producidos.

Principia ha investigado el efecto del fuego en un forjadoPrincipia ha investigado los efectos del aumento de las temperaturas en un forjadoPrincipia ha investigado la acción del fuego sobre una estructura forjada

Efectos del derrame total en tanques de GNL

Uno de los accidentes postulados en un tanque de contención completa de gas natural licuado es el derrame masivo del líquido al espacio anular entre el tanque interno de acero criogénico y el externo de hormigón pretensado. Como consecuencia, la superficie interna del hormigón se enfría a 160ºC bajo cero. Este accidente se superpone a otra serie de cargas, incluidas a veces cargas de tipo sísmico (terremoto OBE o ALE). El tanque debe mantener su integridad y su capacidad de contener el gas almacenado.

Los análisis térmico-mecánicos necesarios son fuertemente no lineales y deben ser capaces de incorporar la fisuración del hormigón sobre la mayor parte del espesor de la pared. Principia los ha realizado para una decena de tanques de este tipo.

La figura muestra contornos típicos de temperatura asociados a este accidente. Puede verse que en la zona inferior de la pared, la protección de esquina impide el enfriamiento de esa zona a pesar del derrame.

Principia investiga los efectos del derrame total en tanques de GNL